基于高级电压感知记忆多项式建模的大规模 MIMO 系统数字预失真

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：Digital Predistortion Based on Advanced Voltage-Aware Memory-Polynomial Modeling for Massive MIMO Systems

　　摘要：本文提出了一种面向大规模多输入多输出（MIMO）发射系统的、基于记忆多项式（MP）建模的电压感知数字预失真（DPD）框架。所提出的方法引入了一种电压灵敏度函数（VSF），将MP系数参数化为供电电压的函数，使得功率放大器（PA）的行为能够通过一组紧凑的电压相关参数在整个工作范围内进行重构。该框架以两种形式开发：用于重构PA的MP系数的前向VSF，以及用于从检测到的供电电压中重构DPD系数的逆向VSF。实验测量首先表明，供电电压的变化会导致不同设备在误差向量幅度（EVM）和邻道泄漏比（ACLR）方面产生特定的变化，而在单一电压下训练的DPD并不能在整个电压范围内始终提供最优性能。所提出的VSF框架使用三款商用PA（即ZX60–V62+、RFLUPA05M06G和ZHL-42）进行了验证，测试激励为具有挑战性的高线性度要求的宽频调制信号。前向VSF在测试设备中以EVM偏差低于0.3%、ACLR偏差低于0.4 dB的水平重构了电压相关的PA响应。逆向VSF的DPD性能接近自训练DPD参考，EVM偏差不超过0.3%，ACLR偏差不超过2.5 dB，平均DPD系数重构误差低于3%。这些结果表明，VSF为电压感知的PA建模和DPD自适应提供了一种紧凑且可扩展的表示方法，从而减少了对每个供电电压点重新识别完整PA模型或DPD的需求。I. 引言随着（6G）无线系统持续向更高容量、更宽带宽和更密集的天线部署演进，大规模多输入多输出（MIMO）发射架构变得越来越重要。这一演进反映在迈向第三代合作伙伴计划（3GPP）第20版[1]、[2]、[3]的持续标准化路线图中。虽然第五代（5G）系统已经从大规模MIMO和超大规模MIMO（UM-MIMO）概念中受益，但未来的大规模阵列预计将对功率放大器（PA）的能效、线性度、校准可扩展性和供电电压鲁棒性提出更严格的要求[4]、[5]、[6]。这些要求对于宽带发射操作以及面向更宽带宽和更高阵列密度的未来通信系统尤为相关，包括新兴的6G FR3部署场景，在这些场景中，维持大量并行射频链路的线性度变得越来越具有挑战性。